KR102034760B1 - 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법이 적용된 구조 - Google Patents

Abstract

긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법이 적용된 구조에 관한 발명이다. 본 발명의 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법은, (a) 강관을 삽입하는 한편 지반을 굴착하는 단계; (b) 소정의 긴장시스템이 설치된 철근망을 삽입하는 단계; (c) 콘크리트를 타설하고 강관을 인발하는 단계; 및 (d) 긴장시스템 헤드를 설치하는 단계를 포함한다.

Description

긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법이 적용된 구조{Construction method of Sing column drilled pier foundation introduced the tension system and Pile structure-GNS Pile Method}

본 발명은, 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법이 적용된 구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 현장타설 말뚝에 긴장력을 적용함으로써 말뚝의 휨강성이 증가함은 물론 현장타설 말뚝의 변위를 억제할 수 있고, 긴장시스템의 설치가 용이하고 부분 보강이 가능해지며, 단순 공정의 기초시스템으로 적용이 가능한, 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법이 적용된 구조에 관한 것이다.

말뚝은 외력(특히 수평력)에 의해 지표부근에서 휨 모멘트가 크게 증가하는 것으로 알려져 있다.

이러한 말뚝의 문제점을 해결하기 위해 다양한 방법이 개발되고 있으나 현재까지는 만족할만한 기술이 제시되고 있지 못한 실정임을 고려해볼 때, 기존에 알려지지 않은 신개념의 현장타설 말뚝 시공방법에 대한 필요성이 대두된다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2006-0042399호 대한민국특허청 출원번호 제10-2009-0084925호 대한민국특허청 출원번호 제10-2011-0079671호 대한민국특허청 출원번호 제10-2011-0103293호

본 발명의 목적은, 현장타설 말뚝에 긴장력을 적용함으로써 말뚝의 휨강성이 증가함은 물론 현장타설 말뚝의 변위를 억제할 수 있고, 긴장시스템의 설치가 용이하고 부분 보강이 가능해지며, 단순 공정의 기초시스템으로 적용이 가능한, 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법 및 그 방법이 적용된 구조를 제공하는 것이다.

상기 목적은, (a) 강관을 삽입하는 한편 지반을 굴착하는 단계; (b) 소정의 긴장시스템이 설치된 철근망을 삽입하는 단계; (c) 콘크리트를 타설하고 강관을 인발하는 단계; 및 (d) 긴장시스템 헤드를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법에 의해 달성된다.

(e) 인장재를 긴장하고 긴장 후, 긴장재를 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

(f) 기둥부 거푸집을 설치하는 한편 철근망을 조립하는 단계를 더 포함할 수 있다.

(g) 기둥부 콘크리트를 타설하고 상기 기둥부 거푸집을 해체하는 단계를 더 포함할 수 있다.

(h) 상기 (g) 단계의 수행 후, 기둥 말뚝부를 시공 완료하는 단계를 더 포함할 수 있다.

다주열의 경우, 상기 (a) 단계와 상기 (g) 단계를 반복적으로 수행할 수 있다.

한편, 상기 목적은, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법이 적용된 구조에 의해서도 달성된다.

말뚝은 기둥부와 말뚝부를 포함하되 상기 기둥부와 상기 말뚝부 사이에 이들의 연결을 위한 긴장시스템 헤드를 포함할 수 있다.

상기 긴장시스템 헤드는 외부나사산이 있는 헤드와, 상기 헤드에 긴장재를 고정시키는 고정쐐기를 더 포함할 수 있다.

인장재 결합 시스템 구조로서 분리형 결합방식 또는 일체형 결합방식으로서의 인장재 결합 고정장치를 포함할 수 있다.

상기 분리형 결합방식으로서의 인장재 결합 고정장치는 고정링과, 상기 고정링에 연결되는 결합소켓과, 이들을 고정시키는 볼트 또는 용접부와, 결합핀을 포함하며, 상기 일체형 결합방식으로서의 인장재 결합 고정장치는 띠철근에 결합되는 결합소켓과, 이들을 묶어 연결하는 철사를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 현장타설 말뚝에 긴장력을 적용함으로써 말뚝의 휨강성이 증가함은 물론 현장타설 말뚝의 변위를 억제할 수 있고, 긴장시스템의 설치가 용이하고 부분 보강이 가능해지며, 단순 공정의 기초시스템으로 적용이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 긴장시스템이 도입된 파일구조를 상세히 설명하기 위한 것으로서 제1 타입(A)의 개요도이다.
도 3은 도 2의 세부구조(A-A, B-B, C-C, D-D)를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 긴장시스템이 도입된 파일구조를 상세히 설명하기 위한 것으로서 제2 타입(B)의 개요도이다.
도 5는 도 4의 세부구조(A-A, B-B, C-C, D-D)를 나타낸 도면이다.
도 6은 긴장시스템이 설치된 철근망 주요구조를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법의 공정별 구성도이다.
도 16은 긴장시스템의 설치예이다.
도 17 내지 도 19는 긴장시스템이 설치된 말뚝의 적용예들이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법의 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

예컨대, 실시예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있기 때문에 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니기 때문에 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하며, 경우에 따라 동일한 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법을 설명하기 위한 개념도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 긴장시스템이 도입된 파일구조를 상세히 설명하기 위한 것으로서 제1 타입(A)의 개요도, 도 3은 도 2의 세부구조(A-A, B-B, C-C, D-D)를 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 긴장시스템이 도입된 파일구조를 상세히 설명하기 위한 것으로서 제2 타입(B)의 개요도, 도 5는 도 4의 세부구조(A-A, B-B, C-C, D-D)를 나타낸 도면, 도 5는 도 4의 상세도, 도 6은 긴장시스템이 설치된 철근망 주요구조를 도시한 도면, 도 7 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법의 공정별 구성도, 도 16은 긴장시스템의 설치 예, 도 17 내지 도 19는 긴장시스템이 설치된 말뚝의 적용 예들, 그리고 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법의 순서도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명은 현장타설 말뚝에 긴장력을 적용함으로써 말뚝의 휨강성이 증가함은 물론 현장타설 말뚝의 변위를 억제할 수 있고, 긴장시스템(100)의 설치가 용이하고 부분 보강이 가능해지며, 단순 공정의 기초시스템으로 적용이 가능하도록 한 것이다.

특히, 본 발명은 긴장시스템(100)을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법, 특히, 긴장시스템을 도입한 중, 대구경 현장타 설말뚝에 관한 것이다.

도 1을 참조하여 본 발명의 개념에 대해 설명한다. 도 1을 참조하면, 말뚝(말뚝본체와 혼용해서 사용함)은 외력(특히 수평력)에 의해 지표부근에서 (

) 내에서 휨 모멘트가 크게 증가한다.

때문에 말뚝의 문제점을 해결하기 위해 다양한 방법이 개발되고 있는 실정이지만 현존 기술의 경우, 대부분 중, 대구경 현장타설 말뚝은 외부작용력(특히 수평력)에 대한 저항성을 증가시키기 위해 고가의 강재를 활용하거나 콘크리트 말뚝의 단면을 증가시키는 방법에 국한되고 있는 실정이라서 공사비, 공사기간이 증가하는 문제점이 있다. 이에, 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명이 제안된다.

도 2를 참조하면, 말뚝은 기둥부(101)와 말뚝부(102)를 포함한다. 기둥부(101)와 말뚝부(102) 사이에 이들의 연결을 위한 긴장시스템 헤드(110)가 적용된다. 긴장시스템 헤드(110)는 외부나사산이 있는 헤드(111)와, 헤드(111)에 긴장재(112, 강연선)를 고정시키는 고정쐐기(113)를 포함한다. 외부나사산을 형성시킴으로써 기둥부(101)의 콘크리트와의 경계면 마찰력을 극대화시킬 수 있다. 헤드(111)의 주변으로 주철근(114)과 이형철근(115)이 배치된다. 기둥부(101)와 말뚝부(102)의 경계면은 기둥 받침(116)을 이룬다.

도 2의 실시예에서는 인장재 결합 시스템 구조로서 분리형 결합방식을 채택하고 있다. 즉 인장재 결합 고정장치(120)는 고정링(121)과, 고정링(121)에 연결되는 결합소켓(122)과, 이들을 고정시키는 볼트 또는 용접부(123)와, 결합핀(124)을 포함할 수 있다. 고정링(121)은 플라스틱 또는 철로 제작가능하다. 결합소켓(122)은 용접, 볼트 또는 철사 결합이 가능하다. 인장재 결합 고정장치(120)의 주변에는 띠철근(125)이 배치되고 그 안쪽으로 쉬스관(126)이 배치된다.

한편, 도 2의 실시예와 달리 도 3처럼 인장재 결합 시스템 구조로서 일체형 결합방식이 적용되어도 좋다. 이때의 인장재 결합 고정장치(120a)는 띠철근(121a)에 결합되는 결합소켓(122a)과, 이들을 묶어 연결하는 철사(123a)를 포함할 수 있다. 도 2 혹은 도 3의 어떠한 방식이 적용되어도 본 발명의 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에서 긴장시스템이 설치된 철근망 주요구조를 알아보면 도 6과 같다. 도 6의 경우, 도면 참조부호 없이 도면 그대로를 참조하도록 한다.

한편, 도 7 내지 도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법은 강관을 삽입하는 한편 지반을 굴착하는 단계(S10), 소정의 긴장시스템이 설치된 철근망을 삽입하는 단계(S20), 콘크리트를 타설하고 강관을 인발하는 단계(S30), 긴장시스템 헤드를 설치하는 단계(S40), 인장재를 긴장하고 긴장 후, 긴장재를 절단하는 단계(S50), 기둥부 거푸집을 설치하는 한편 철근망을 조립하는 단계(S60), 기둥부 콘크리트를 타설하고 거푸집을 해체하는 단계(S70), 기둥 말뚝부를 시공 완료하는 단계(S80)를 포함한다.

이에 대해 살펴보면, 우선, 도 7처럼 강관을 삽입하는 한편 지반을 굴착한다(S10). 이때는 해머그랩과 회전비트를 장착해서 지반을 굴착할 수 있다.

다음, 도 8처럼 소정의 긴장시스템(100)이 설치된 철근망(130)을 삽입한다(S20). 철근망(130)에 쉬스관(126)과 긴장재(112)가 배치된다. 긴장재(112)는 앞서 기술한 것처럼 강연선이나 스틸 와이어가 될 수 있다.

다음, 도 9처럼 콘크리트를 타설하고 강관을 인발한다(S30). 이때, 강관을 구조용으로 활용하는 경우는 강관을 미인발할수 있다. 희생 강관은 토사 층에만 설치하여 공벽을 유지하는 것이 바람직하다.

다음, 도 10처럼 긴장시스템 헤드(110)를 설치한다(S40). 그리고는 도 11처럼 인장재를 긴장하고 긴장 후, 긴장잭을 통해 긴장재를 절단한다(S50).

다음, 도 12처럼 기둥부 거푸집(141)을 설치하는 한편 기둥부 철근망(142)을 조립한다(S60). 그리고는 도 13처럼 기둥부 콘크리트를 타설하고 기둥부 거푸집(141)을 해체한다(S70).

그리고는 도 15처럼 기둥 말뚝부를 시공 완료한다(S80). 한편, 다주열의 경우, 도 14처럼 상기 S10 단계와 상기 S70 단계를 반복적으로 수행한다.

한편, 도 16에는 긴장시스템의 설치예가 도시되어 있다. 지상부에는 진장시스템으로서 링철근이 적용될 수 있고, 지표부에는 보강철근이 적용될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 긴장시스템은 도 17처럼 교량 구조물에 적용될 수도 있고, 도 18처럼 벽체 구조물에 적용될 수도 있으며, 도 19처럼 구조물 기초로 활용될 수도 있다.

이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 현장타설 말뚝에 긴장력을 적용함으로써 말뚝의 휨강성이 증가함은 물론 현장타설 말뚝의 변위를 억제할 수 있고, 긴장시스템의 설치가 용이하고 부분 보강이 가능해지며, 단순 공정의 기초시스템으로 적용이 가능한 효과가 있다.

본 발명에 대한 효과에 대해 좀 더 부연한다.

첫째, 현장타설 말뚝에 긴장력을 적용함으로써 말뚝의 휨강성이 증가한다. 말뚝에 설치된 인장재를 긴장시켜 줌으로 말뚝의 휨 강성이 증가되므로 구조물의 안정성이 향상시켜 주거나 동일하중 작용시 기존 말뚝보다 말뚝 단면을 감소시킬 수 있다.

둘째, 현장타설 말뚝의 변위를 억제할 수 있다. 말뚝를 긴장시스템에 의한 초기 긴장력으로 구속시켜줌으로써 말뚝변위를 초기에 억제시킬 수 있으며, 긴장시스템의 변위구속효과로 구조물의 내구성 향상을 기대할 수 있다.

셋째, 긴장시스템의 설치가 용이하고 부분 보강이 가능해진다. 중, 대구경 말뚝의 철근망에 직접 설치하므로 별도의 긴장시스템의 설치공간이 요구되지 않으며, 부분적으로도 긴장시스템의 설치가 가능해 말뚝의 취약부 만을 부분적으로 보강해줄 수 있다.

넷째, 단순 공정의 기초시스템으로 적용이 가능하다. 일체형 대구경 현장타설말뚝으로 시공이 가능하므로 교량 구조물 시공시 별도의 기초시스템이 요구되지 않는다. 따라서 단일 공정으로 말뚝과 기둥부의 시공이 가능한 이점이 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 긴장시스템 101 : 기둥부
102 : 말뚝부 110 : 긴장시스템 헤드
111 : 외부나사산이 있는 헤드 112 : 긴장재
113 : 고정쐐기 114 : 주철근
115 : 이형철근 116 : 기둥 받침
120 : 인장재 결합 고정장치 121 : 고정링
122 : 결합소켓 123 : 볼트 또는 용접부
124 : 결합핀 130 : 철근망
141 : 기둥부 거푸집 142 : 기둥부 철근망

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. (a) 강관을 삽입하는 한편 지반을 굴착하는 단계(S10);
   (b) 소정의 쉬스관(126)과 긴장재(112)가 배치된 긴장시스템(100)이 설치된 철근망(130)을 삽입하는 단계(S20);
   (c) 콘크리트를 타설하고 강관을 인발하는 단계(S30);
   (d) 긴장시스템 헤드(110)를 설치하는 단계(S40);
   (e) 인장재를 긴장하고, 긴장 후 긴장재를 긴장잭을 통해 절단하는 단계(S50);
   (f) 기둥부 거푸집(141)을 설치하는 한편 철근망(142)을 조립하는 단계(S60)
   (g) 기둥부 콘크리트를 타설하고 상기 기둥부 거푸집(141)을 해체하는 단계(S70);
   (h) 상기 (g) 단계의 수행 후, 기둥 말뚝부를 시공 완료하는 단계(S80)를 포함하는 긴장시스템을 도입한 일체형 현장타설 말뚝 시공방법이 적용된 구조에서 말뚝은 기둥부(101)와 말뚝부(102)를 포함하되 상기 기둥부(101)와 상기 말뚝부(102) 사이에 이들의 연결을 위한 긴장시스템 헤드(110)를 포함하고,
   상기 긴장시스템 헤드(110)는 외부나사산이 있는 헤드(111)와, 상기 헤드(111)에 긴장재(112)를 고정시키는 고정쐐기(113)를 포함하며,
   인장재 결합 시스템 구조로서 분리형 결합방식 또는 일체형 결합방식으로서의 인장재 결합 고정장치(120, 120a)를 포함하고,
   상기 분리형 결합방식으로서의 인장재 결합 고정장치(120)는 고정링(121)과, 상기 고정링(121)에 연결되는 결합소켓(122)과, 이들을 고정시키는 볼트 또는 용접부(123)와, 결합핀(124)을 포함하며,
   상기 일체형 결합방식으로서의 인장재 결합 고정장치(120a)는 띠철근(121a)에 결합되는 결합소켓(122a)과, 이들을 묶어 연결하는 철사(123a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 현장타설 말뚝 시공방법이 적용된 구조.
   
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